Als der moderne Mensch Afrika verließ und sich die Erde untertan machte, mied er einige Ecken der Welt auffallend lange. Aus gutem Grund: Das Hochland in Zentralasien oder den Anden etwa mag heute verlockend sein für abenteuerlustige Touristen. Doch um sich dort dauerhaft niederzulassen, bieten diese Gegenden denkbar schlechte Bedingungen. Irgendwann aber hatte es Homo sapiens geschafft, auch in den unwirtlichen Regionen zurechtzukommen. So sind die Höhenlagen im heutigen Tibet, in den Anden sowie im ostafrikanischen Äthiopien seit Zehntausenden Jahren besiedelt. Seither trotzen die Menschen dort der Herausforderung, mit dem geringen Sauerstoffgehalt der Luft zurechtzukommen.
Wie aber machen sie das? Die Antwort darauf fällt überraschend komplex aus, wie die Anthropologin Cynthia Beall von der Case Western University in Cleveland auf der Jahrestagung der American Association for the Advancement of Science (AAAS) in Chicago zeigte. Dabei klingt ihre Quintessenz zunächst eher banal: "Menschen unterscheiden sich voneinander. Die Bewohner der verschiedenen Regionen gehen mithilfe unterschiedlicher Mechanismen mit der Höhe um."
Doch was die Anpassung an ein Leben in mehreren Tausend Metern Höhe betrifft, ist diese Erkenntnis alles andere als selbstverständlich. Lange hielten viele Forscher das "Andenmensch-Modell" für eine universell gültige Erklärung: Wer in großer Höhe lebt und daher nur wenig Sauerstoff zur Verfügung hat, der verfügt demnach über einen besonders hohen Hämoglobin-Spiegel im Blut. Das Protein Hämoglobin bindet in den roten Blutzellen den Sauerstoff. Viel Hämoglobin im Blut ermöglicht es dem Körper also, selbst geringe Mengen Sauerstoff effizient zu nutzen. Aus diesem Grund erhöht sich auch der Hämoglobingehalt im Blut von Menschen aus dem Flachland nach einiger Zeit, wenn sie in die Höhe steigen. Die Bewohner der Anden, etwa im Hochland von Peru, haben ebenfalls deutlich höhere Hämoglobinwerte als Menschen im Flachland. Dabei steigt die Konzentration des Proteins mehr oder weniger exponentiell mit der Höhe, in der etwa ein Peruaner lebt.
Hochland-Gene
Die Ernüchterung für die Anhänger des Andenmensch-Modells kam jedoch, als Studien mit Tibetern die ersten Ergebnisse brachten. Auf dem "Dach der Welt" ist der Sauerstoff ebenfalls knapp - doch die Menschen dort haben kaum höhere Hämoglobinspiegel als jene im Flachland. Das Protein ist bei ihnen im Durchschnitt zehn bis 20 Prozent niedriger konzentriert als bei den Andenbewohnern. Und als Forscher die Genome von Bewohnern Tibets und des Andenhochlandes verglichen, fanden sie auch dort Hinweise auf unterschiedliche Anpassungsmechanismen. So besitzen im Hochland lebende Tibeter auffallend häufig eine Genvariante, die dafür sorgt, dass die Hämoglobin-Konzentration mit zunehmend höher gelegener Wohnlage nicht steigt, sondern stagniert. Das irritierte die Forscher zunächst, war es doch das genaue Gegenteil von dem, was man von den Menschen im Andenhochland kannte.
Doch die Tibeter sind nicht die einzigen, die scheinbar derart paradox auf die Höhe reagieren. Beall und ihre Kollegen untersuchten auch Menschen im Hochland von Äthiopien. Sie haben ebenfalls keinen erhöhten Hämoglobinspiegel. Allerdings spielen die Erbgut-Abschnitte, die bei den Tibetern für die Hämoglobin-Regulation verantwortlich sind, bei den Äthiopiern keine Rolle. "In beiden Gruppen hat sich die gleiche Eigenschaft - eine vergleichsweise niedrige Hämoglobinkonzentration trotz großer Höhe - unabhängig voneinander ausgebildet", folgert Beall. Für sie zeigen diese Ergebnisse einmal mehr, wie einfallsreich die Biologie auf Herausforderungen der Umwelt reagieren kann. Hat sich eine Lösung einmal als erfolgreich erwiesen, heißt das noch lange nicht, dass sie sich auch noch ein zweites und drittes Mal durchsetzt. Oder ist es doch kein purer Zufall, dass die Evolution das Höhen-Problem noch mit einem anderen Ansatz als dem in den Anden zu lösen versucht hat?
Neue Bergbewohner leiden
Gut möglich, denn ein dauerhaft erhöhter Hämoglobinspiegel erleichtert zwar das Atmen in der Höhe - doch er fordert auch seinen Preis. Das zeigen zum Beispiel Studien an Chinesen, die aus dem Flachland ins tibetische Hochland gezogen sind und dort mehr Hämoglobin bilden. Damit steigt zugleich ihr Risiko für Schlaganfälle, die Fruchtbarkeit sinkt, und neugeborene Kinder haben ein deutlich höheres Sterberisiko. Außerdem leidet ein Teil der in die Höhe gezogenen Chinesen - wie auch unter den Bewohnern des Andenhochlandes, die ja ebenfalls dauerhaft viel Hämoglobin im Blut haben - unter der sogenannten chronischen Höhenkrankheit. Sie äußert sich mit Schwindel, Kopfschmerz, Schlaf- und Durchblutungsstörungen - also jenen Symptomen, die auch Bergsteiger mit akuter Höhenkrankheit kennen.
"Bei der chronischen Form verliert man sozusagen seine Anpassung an die Höhe wieder", sagt die Anthropologin Beall. Für die Menschen im Andenhochland stellt die Krankheit häufig ein ernstes Problem dar. Tibeter hingegen sind vergleichsweise selten von dem Leiden betroffen - offenbar schützt sie ihr niedrigerer Hämoglobinspiegel davor.